n as Öngörülen Afyon Antalya Yüksek H zl Tren Hatt Güzergâh n n Hidrolojik Aç dan K smi De erlendirmesi

Transkript

1 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon nas Öngörülen Afyon Antalya Yüksek Hzl Tren Hatt Güzergâhnn Hidrolojik Açdan Ksmi Deerlendirmesi Yrd. Doç. Dr. N. Özgür BEZGN 1, Doç. Dr. Cevza Melek Kazezylmaz-ALHAN 2, Ar. Gör. Uur BOYRAZ 3 stanbul Üniversitesi, Avclar Yerlekesi naat Mühendislii Bölümü, 34320, Avclar, stanbul , 17943, ozgur.bezgin@istanbul.edu.tr; meleka@istanbul.edu.tr; uboyraz@istanbul.edu.tr Özet Çada ulam gereksiniminin salanmasna yönelik tasarlanan ve ina edilen yüksek hzl trenler farkl corafi ve iklimsel artlar altnda yer alan illerimizi birbirine balamak üzere ina edilmektedirler. Mevcut ve öngörülen yüksek hzl tren hatlarnn toplam yatrm ve iletme maliyetleri, uzunluklar ve ülke kalknmamz içerisinde alaca görevler düünüldüünde, bu hatlarn tasarm ömürleri boyunca beklenilen hizmeti kesintisiz bir ekilde verebilmelerinin önemi de kendiliinden ortaya çkmaktadr. Yüksek hzl tren hatt gibi bir ulatrma yapsnn katettii mesafe göz önüne alnrsa, Dou dan Bat ya ve Kuzey den Güney e, hidrolojik ve corafi olarak deiken bir yapya sahip ülkemizde hattn hizmet verecei çevresel koullarn, yüksek hzl trenlerin iletilebilmesi için gerekli olan hassas iletme koullarnn salanmas ve denetlenmesinde dikkate alnmas gerektii düünülmektedir. Bir yüksek hzl tren ulatrma yapsnn tasarm ve inas naat Mühendislii nin bütün altbilim dallarn içeren çok kapsaml bir süreçtir. Hattn çounlukla bölgeler aras olan nitelii, hattn tasarm ve inasnda yerel hidrolojik, corafi ve jeolojik olgu ve süreçlerin doru tahlil edilmesini ve anlalmasn gerektirir. Bu çalma içerisinde, yurdumuzda mevcut ve öngörülen yüksek hzl tren hatlarnn ksa bir tantm yaplarak bu güzergâhlar içerisinde Eskiehir Antalya arasnda öngörülen hat için baz hidrolojik deerlendirmeler yaplmtr. Anahtar kelimeler: Yüksek hzl tren, güzergâh, takn, havza Partial Hydrologic Evaluation of the Planned Afyon Antalya High Speed Railway Route Abstract High speed railways, designed to satisfy the contemporary transportation demands are constructed to connect our cities located within different geographic and climatic conditions. Considering the investment costs, the route lengths and the role of the high speed railways in our national development, the importance of operating these lines under uninterrupted service becomes self-evident. Considering the long distances that a high speed railway traverses, it is prominent that the highly variant geological and hydrological conditions north to south and east to west of our country must be carefully taken into account in order to provide the conditions for the delicate operational requirements of high speed trains.

2 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon Design and construction of a high speed railway is a comprehensive process that embodies all the branches of civil engineering. Interregional character of the high speed railway requires a proper investigation and correct estimate of local hydrologic, geographical and geological conditions. Included in this work are a brief introduction of the current and planned high speed railways in our country and a partial hydrological estimate of the planned Afyon Antalya high speed railway route. 1. Giri Ülkemizde demiryollarnn geliimi be evre içerisinde incelenebilir. Bu evreler srasyla, Cumhuriyet öncesi dönem, Atatürk dönemi: , kinci Dünya Sava dönemi: , dönemi ve 2002 günümüz arasnda yer alan dönemlerdir senesinde Aydn zmir arasnda ngilizler tarafndan yaplan tasarlanan ve yaplan ilk demiryolu hattmzn ardndan 1922 ylna kadar, çounlukla Ankara Konya hattnn batsna ylda ortalama 130 km demiryolu hatt yaplmtr. Cumhuriyetimizin kuruluu ile birlikte demiryollarna verilen önem artarak devam etmi ve 1925 senesinden itibaren 15 sene içerisinde toplam km demiryolu hatt ile ylda ortalama 214 km hat inaat arlkl olarak yurdumuzun dousunu da kapsayacak ekilde ina edilmitir (1,2) tarihinden itibaren kinci Dünya Sava nn balamas ile oluan sava koullar ve bu koullarn ülkemize yansmalar neticesinde demiryolu yatrmlar azalarak devam etmi ve 1950 senesine kadar ylda ortalama 37 km hat inas ile 307 km hat ina edilmitir sonrasnda ise, uluslaras alt yap yatrm kredilerin arlkl olarak karayollarna aktarlmas ile 2000 li yllara kadar demiryolu yatrmlarmz resmi bir duraklama dönemine girmi ve ylda ortalama 18 km hat inas ile toplamda 874 km hat ina edilmitir (2) tarihinden itibaren, uluslararas ulatrma ve nakliyat gereksinimlerine uygun olarak tren tamacl konusu yurdumuzda da önemle ele alnmaya balamtr senesinden bu yana yeterli bakm yaplmayan hatlarn bakmlarnn yaplmasna ve hatlarn yenilenmesi yannda, tren ulamnda yüksek hzlarn hedeflendii çada tren tamacl kapsamnda, Yüksek Hzl Tren (YHT) olarak anlan tren hatlarnn inaatlar sürmektedir. Bugün, tamamlanm ve iletmeye açlm bulunan Ankara Eskiehir hatt ile tasarm ve inas bir Türk firmas tarafndan gerçekletirilmi olan Ankara Konya yüksek hzl tren hatlarna ek olarak, Ankara Sivas, Ankara zmir, Ankara Kayseri, Eskiehir stanbul, Eskiehir Antalya, Bursa Osmaneli ve Halkal Kapkule hatlar ile birlikte önümüzdeki 10 yllk dönem sonunda ve toplamda 20 sene içerisinde km ile ylda ortalama 114 km yeni hat yapm öngörülmektedir (1). Tren hzlarna göre bir snflandrma yapacak olursak 160 km/ saat hza eit ve düük hzlarda seyreden trenler allm (konvansiyonel) trenler, km/saat arasnda hzlarda seyreden trenler hzl trenler, 250 km/saat hza eit veya daha yüksek hzlarda seyreden trenler ise yüksek hzl trenler olarak ifade edilmektedir. YHT ile aralarnda ulam salanan kentlerin yüksek nüfus ve ticari younluklar, ulamn, öngörüldüü gibi, kesintisiz ve güvenli salanmasn gerektirmektedir. Yüksek hzda ulamn tercih edilmesinde önemli bir neden, tasarruf edilmek ve kazanlmak istenen zaman ve düürülmek istenen birim ulam maliyetidir. En az 40 sene boyunca, sradan bakm hizmetleri ile kesintisiz hizmet vermesi istenen YHT ler, tasarm ve inalarnda bavurulan bilim ve mühendislik konular ile tasarm, inaat ve iletmesi birçok teknik yönden detayl bir ekilde ele alnmas gereken bir konudur. Yurdumuzun corafi ve iklimsel olarak farkllk gösteren bölgeleri arasnda ina edilmekte olan ve inas öngörülen YHT lerin tasarmlar ve iletme koullarnda yöresel artlarn oluturduu hidrolojik ve jeolojik etkiler detayl bir ekilde snanmal ve hat tasarmna yanstlmaldr.

3 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon Mevcut ve öngörülen YHT hatlar Günümüzde, mevcut Konya Ankara ve Ankara Eskiehir hatlar ile yapm devam eden ve yaplmas öngörülen YHT ler ekil 1 de görülmektedir. ekil 1. YHT hatlar (3). Yaplmakta olan ve öngörülen hatlarn iletmeye alnmas ile Türkiye de yaklak 10 sene içerisinde gerçeklemesi düünülen YHT hatlarnn, mevcut hatlar ile birlikte yurt sathna dalm ekil 2 de sunulmaktadr. ekil 2. Türkiye de konvansiyonel ve mevcut/ yaplmakta/yaplacak olan YHT hatlar (3). Tablo 1. YHT hatlar üzerinde yer alan ehirlerin nüfuslar ve ihracata katlm deerleri (4). ehir TUK 2012 verilerine göre nüfus (milyon) Ülke ihracatndaki pay (TC Ekonomi Bakanl 2010 verileri) Ankara 5 4,8% Konya 2 1,1% stanbul 13,8 52,3% zmir 4 4,1% Kayseri 1,3 0,7% Eskiehir 1 0,8% Bursa 2,7 20,6% Kocaeli 1,7 5,0% Sakarya 1 3,9% Antalya 2,1 0,3% Toplam 34,6 93,6%

4 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon YHT lerin tamamlanmas ile birbiri ile irtibatlandrlacak olan ve ülke nüfusunun yaklak %47 sinin yaad ve civar illeri ile birlikte ülke ihracatnn % 94 kadarn karlayan balca ehirlerimizin güncel nüfus ve ihracat pay deerleri Tablo 1 de aktarlmaktadr. Belirtilen bu ehirler, ayrca snrda olduklar ehirler için de YHT hizmetlerinin aktarlmasn da salayacaklardr. Dier taraftan Antalya nn, turizm potansiyeli yönünden ayr bir deerlendirmeye alnmas da gerekmektedir. YHT ler ile aralarnda ulam salanan ehirlerarasndaki yolculuk süreleri 1,5 3,5 saat mertebesine indirgenmektedir. Bu sayede, bir ilde yerleik hayat süren bir kii, bir baka ilde meslek edinebilmektedir. Dier yandan, YHT ler, ky eridinde yer almayan ehirlerin limanlara açlabilmesini salamakta ve ayrca, turizm potansiyelini artrc bir yönde de yarar salayabilmektedirler. Örnein ç Anadolu ve ç Ege bölgesinde yer alan ehirler ile Antalya arasnda mesafelerin yolcu ulamnda karayolu ile alma süresi uzun olabilmektedir (4 8 saat) ancak bu mesafeler uçak yolculuu için de çok ksa olmaktadr. Dier taraftan bu mesafeler, yük tamaclnda kamyonlar ile daha uzun sürelerde alabilmektedir. Antalya ve ç Ege ç Anadolu nun güney bölgelerini balayacak bir YHT hattnn, iç bölgelerde yer alan ehirlerin üretimlerini limana ulatrarak ekonomik canlanmay tevik edebilecei gibi Antalya nn turizm potansiyelini bölge genelinde hareketlendirebilecei düünülebilir. Bu balamda yapm öngörülen Eskiehir Afyon Burdur Bucak Antalya YHT projesi, Antalya nn bugüne kadar herhangi bir demiryolu altyapsna sahip olmad düünülürse dikkat çekicidir. Yüksek hzl trenlerin ekonomik ve güvenilir olabilmeleri için yüksek hzlarda ve sürekli olarak çalabilmeleri gerekmektedir. Tren seyahati ile yüksek hza duyulan ihtiyaç, kitlesel olarak zaman kazanmaya ve farkl bölgelerde yer alan igücü ve ekonomik potansiyellerini birletirerek sinerji yaratmaya duyulan ihtiyaçtan ve trenlere seçenek oluturan dier ulam çeitlerinin yüksek iletme maliyetlerinden arnmak ve oluturduklar çevre kirliliinden kaçnmak istemlerinden kaynaklanmaktadr. YHT ler, ihtiyaç duyduklar altyaplar, enerji ve veri nakil hatlar gereksinimleri ile hassas birer ulatrma mühendislii yaplardr (ekil 3). ekil 3. Bir YHT hattnn olaan bileenleri. (5) Sabit ve sürekli olarak salanan elektrik enerjisine ihtiyaç duyan trenlerin yüksek hzlarda seyrini mümkün klan hatlar, milimetre mertebesinde olan payhadlerinde (toleranslarnda) tasarlanmakta, ina edilmekte ve bakmlar yaplmaktadr. En az 40 senelik bir hizmet ömrü içerisinde öngörülen hatlarn ilevini en az derecede bozacak müdahaleler ile bakmlar yaplmakta ve hizmet ömürlerinin kademeli olarak uzatlmalar gerekmektedir. Zaman içerisinde ihtiyaç duyulabilecek esasl bir bakm ve tamiratn da ekonomik ölçüler içerisinde gerçekletirilebilmesi için hattn çevresel ve kullanm artlar içerisinde maruz kalaca ypranmalarn öngörülebilmesi ve yerinde müdahaleler ile bu etkilerin giderilebilmesi önemlidir.

5 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon Corafi ve iklimsel bölgeler aras öngörülen YHT hatlarna yönelik hidrolojik irdeleme Yurdumuzun dou bat hattnda öngörülen 460 km lik Ankara Yozgat Sivas ve 606 km lik Ankara Polatl Afyon Uak zmir hattnn genel güzergâh (ekil 4) ile kuzey güney hattnda öngörülen 403 km lik Eskiehir Afyon Burdur Bucak Antalya hattnn genel güzergâh (ekil 5), farkl corafi ve iklimsel koullar aan hatlar olarak göze çarpmaktadr. Öngörülen bu YHT hatlar, dou bat hatt boyunca, Kzlrmak Sakarya Akarçay Büyük Menderes Gediz ve Küçük Menderes havzalar içerisinde, kuzey güney hatt boyunca da Sakarya Akarçay Burdur ve Antalya havzalar içerisinde yer almaktadr (ekil 6). Sunulan çalma kapsamnda incelenen havza, ekil 6 üzerinde daire ile gösterildii halde Antalya havzasnn kuzey-bat ksm içerisinde yer almaktadr. ekil 4. Öngörülen Ankara zmir ve Ankara Sivas YHT hatlar (6) ekil 5. Öngörülen Eskiehir Antalya YHT hatt (6).

6 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon ekil 6. Türkiye hidrolojik havzalar. (7) 4. Antalya Havzas hidrolojik modeli Bu çalma kapsamnda öngörülen hzl tren hatlarndan Eskiehir-Antalya hattnn bir ksmn içeren Antalya Havzas nn kuzey-bat bölgesini kapsayan hidrolojik modeli Havza Yönetim Sistemi (Watershed Management System) (WMS) adl bilgisayar program ile oluturulmutur. Hattn geçi güzergâh üzerinde oluabilecek maksimum debiler hesaplanarak suyun yükselecei seviyeler tahmin edilmi ve buna uygun olarak hattn düzenlenmesi gerektii ortaya konulmutur. WMS bir havzann hidrolojik modelini çok kapsaml bir ekilde oluturabilen ve HEC-1, HEC- RAS, HEC-HMS, TR-20, TR-55, NFF, Rational, MODRAT, HSPF, CE-bütünletirildii bir yazlmdr. Modelleme çalmalarnda, corafi bilgi sistemleri (CBS) ile uyumlu olduu için gerekli verileri uydu üzerinden alabilir ve ileyebilir. Bu çalmada da Antalya havzasnn hidrolojik modelini oluturabilmek için gerekli haritalar WMS program aracl ile LANDSAT uydu görüntülerinden elde edilmitir. ekil 7 de Antalya Havzas nn kuzey-bat bölgesinin WMS ile oluturulan hidrolojik modeli görülmektedir. Renklendirilen alan modellenen bölgeyi göstermekte, her renk farkl bir alt havzay temsil etmektedir. Siyah çizgiler ise ya sonucu oluan yüzeysel akn topland yollar ve bu hat üzerindeki dereleri göstermektedir. ekilden görüldüü üzere toplam havza alan km 2 olup havza 17 adet alt-havzaya bölünmü ve her alt-havza üzerindeki ak yollar belirlenerek çk noktalar tanmlanmtr. Havzalara ait eim, alan, genilik ve geçi süresi verileri DEM (Digital Elevation Model) haritalar kullanlarak hesaplanmtr. Ya verilerini belirleyebilmek için, her alt-havzaya en yakn ya istasyonlar Antalya Bölge, Isparta ve Korkuteli stasyonlar olarak belirlenmitir. Bu istasyonlara ait ya iddeti-süre-tekerrür erileri Meteoroloji Genel Müdürlüü nden (MGM) temin edilerek kuzey-bat Antalya Havzas üzerinde ya sonucu oluacak 2, 10, 25 ve 100 yllk debiler hesaplanmtr. Hesaplanan hiyetograf ekil 8 de görülmektedir. Yaplan analizler sonucu havza üzerinde oluacak ak, planlanan demiryolu hattnn üzerinde seçilen 3 kritik noktada hesaplanmtr. 21C noktas modelin üst bölgesinden oluan yüzeysel ak toplamaktadr. 23 C noktas ise alt havzalarda toplanan yüzeysel akn, 21C den gelen aka katld noktadr. 15C noktas ise debinin maksimum olaca, havzann çk noktasdr. Bu noktalara ait elde edilen hidrograflar ekil 9, 10 ve 11 de gösterilmitir. Bu grafiklerden görüldüü üzere 21C noktasndaki 2 yllk ve 100 yllk ya sonucu oluan pik debi 195 m 3 /s ve 470 m 3 /s iken, 23C noktasnda 463 m 3 /s ve m 3 /s, 15C noktasnda ise 639 m 3 /s ve m 3 /s deerine ulamaktadr. Bu deerlere göre 100 yllk ya sonucu oluacak akn yaklak 10 m geniliinde ve 1:1 yan eimli trapez en kesite sahip dere yatanda 7 m ye kadar yükselecei tahmin edilmi ve öngörülen hzl tren hattnn dere yatan geçen noktalarda bu durumun göz önünde bulundurularak hattn tasarlanmas gereklilii ortaya konmutur.

7 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon ekil 7. Kuzey Bat Antalya Havzas hidrolojik modeli Yaiddeti(mm/sa) Hiyetograf A A K K K I I I I A I A K A K A A 47B 28B 20B 24B 23B 41B 15B 16B 17B 19B 18B 21B 22B 25B 26B 30B 29B AltHavzalar 2yllk 10yllk 25yllk 100yllk ekil 8. Alt-havzalara ait Ya iddeti-süre-tekerrür Erilerinden elde edilen ya iddeti deerleri (A=Antalya Bölge istasyonu, I=Isparta istasyonu, K=Korkuteli istasyonu).

8 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon 500,00 400,00 YüzeyselAkHidrograf(21C) DebiQ(m3/s) 300,00 200,00 100,00 0, Zamant(dk) 2yllk 10yllk 25yllk 100yllk ekil 9. 21C noktasnda 2, 10, 25 ve 100 yllk yalar için elde edilen hidrograflar. 1400, ,00 YüzeyselAkHidrograf(23C) DebiQ(m3/s) 1000,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0, Zamant(dk) 2yllk 10yllk 25yllk 100yllk ekil C noktasnda 2, 10, 25 ve 100 yllk yalar için elde edilen hidrograflar.

9 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon DebiQ(m3/s) 1800, , , , ,00 800,00 600,00 400,00 200,00 0,00 YüzeyselAkHidrograf(15C) Zamant(dk) 2yllk 10yllk 25yllk 100yllk ekil 11. Havzann çk noktasnda 2, 10, 25 ve 100 yllk yalar için elde edilen hidrograflar. 5. Sonuçlar Önümüzdeki on yl içerisinde yurdumuzda muhtelif demiryolu hatlarnn inas öngörülmektedir. Bu hatlarn bir ksm yüksek hzl trenler için tasarlanmakta olup, bu hatlar, normal hzlarda seyreden tren hatlarna kyasla farkl ekonomik öngörülere göre yaplmakta ve farkl yapsal gerekliliklerin tesisini gerektirmektedir. Öngörülen hatlar arasnda Afyon Antalya hatt, daha önce demiryolu ile ulalmam bir bölgeye ilk defa demiryolu ile ulamn salanabilecek olmas açsndan dikkat çekicidir. Hzl trenler, düük eim ve yüksek yarçapl eriler ile ina edilebildiinden, öngörülen hattn havza içerisinde yer alan doal vadi ve nehir yatak güzergâhlarn takip etmesi olasdr. Antalya havzas, yurdun ya alannn yaklak %2,5 unu oluturmaktadr. Bu çalmada havzann yaklak %40 lk ksmn oluturan kuzey-bat bölümü dikkate alnmtr ve bu snrl kapsam dâhilinde bile oluabilecei öngörülen taknlarda, hat güzergâhn etkileyebilecek su yüksekliklerinin oluabilecei analitik olarak tespit edilmitir. Yüksek hzl tren hatlarnn ina maliyetlerini etkileyen muhtelif sanat yaplarnn ekonomik bir seviyede tutulabilmesi, hattn, corafyann doal koullar altnda oluabilecek takn ve heyelan etkilerinin nüfuz alannn dnda ancak mümkün olduunca doal yapy kullanarak ina edilebilmesi ile yaknda ilgilidir. Mertebe olarak maliyetleri kyaslayacak olursak, düük eimde ve az kavisli (kurbal), çounlukla dorusal hatlardan tekil (aliyman) ve köprü, menfez, köprüyol (viyadük) ve tünel gibi sanat yaplarnn az olduu hatlarda 4 milyon Avro/km mertebesinde ina edilebilen yüksek hzl tren hatlar, sanat yaplarnn youn kullanld ve kavisli ksmlarn skça karlald hatlarda 10 milyon Avro/km mertebesine çkabilmektedir. Bu nedenle, corafya itibariyle vadi, menderessiz nehir gibi dorusall bulunan doal geçi hatlar boyunca ina edilebilecek hatlarn maliyet yararlar olaca düünülmektedir. Ancak, bahsedilen bu doal geçi hatlarnn güvenli bir ekilde kullanlabilmesi için, takn olaslnn ve takn etki deerlerinin de hassasiyet içerisinde öngörülebilmesi gerekmektedir.

10 Takn ve Heyelan Sempozyumu / Ekim 2013, Trabzon Bu çalma, Antalya Havzas nn tamamnn hidrolojik modeli yaplarak detayl olarak gelitirilebilir ve bahsedilen Afyon Antalya YHT hattnn güzergâh tasarmnda yol gösterici olabilir. Teekkür stanbul Üniversitesi naat Mühendislii Bölüm ve Ulatrma Anabilim Dal Bakan Sn. Prof. Dr. Mustafa KARAAHN e sayglarmz ve teekkürlerimizi sunarz. Kaynaklar 1. Türkiye de Demiryolu Sektörünün Gelecei, Prof. Dr. Mustafa KARAAHN, Demiryolu Bülteni, Ocak ubat Demiryolu Prof. Dr. Güngör EVREN, Birsen Yaynevi, 1998 stanbul 3. URL: 4. hracata Yönelik Üretim Stratejisi, D Ticaret Müstearl, URL: 6. TCDD Hatlar Yatrm Projeksiyonu Yapray URL: